KR101331709B1 - 액정 표시장치의 구동 회로 - Google Patents

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Abstract

모션 블러를 감소시킬 수 있고, 기존의 FRC 방법에 비해 하드웨어 구현시 그 크기를 줄일 수 있으며, 움직임이 일정한 자막을 이용하기 때문에 모션을 정확하게 추정할 수 있는 액정 표시장치의 구동 회로 및 그 구동 방법이 제공된다. 액정 표시장치의 구동 회로는, 직전 프레임과 현재 프레임을 각각 입력하는 프레임 입력부; 직전 프레임과 현재 프레임을 연산하여 제1 모션 벡터를 추출하는 제1 모션 추정부; 직전에 추출된 제1 모션 벡터를 저장하는 모션 벡터 저장부; 제1 모션 추정부로부터 현재 추출된 제1 모션 벡터가 직전에 추출된 제1 모션 벡터와 동일한지 확인하고, 직전 프레임과 현재 프레임의 계조가 같은지 확인하여 자막 영역을 지정하는 자막 영역 추정부; 자막 영역 추정부에 의해 자막으로 추정된 직전 프레임 및 현재 프레임의 해당 라인을 연산하여 제2 모션 벡터를 추출하는 제2 모션 추정부; 제2 모션 추정부에서 추출된 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 프레임을 생성하는 모션 보상부; 및 지정된 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임을 직전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입하여 FRC(Frame Rate Control)를 수행하는 FRC부를 포함한다.
Figure R1020060138931
액정 표시장치, 모션 블러, 모션 벡터, 자막 영역, FRC

Description

액정 표시장치의 구동 회로{Driving circuit of liquid crystal display}
도 1a는 종래의 기술에 따른 고정형 디스플레이의 비주얼 인테그레이션(Visual Integration)이고, 도 1b는 블랙 데이터를 삽입한 경우의 비주얼 인테그레이션을 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 액정 표시패널의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변조부의 구성도이다.
도 5는 도 4의 프레임 입력부 및 제1 모션 추정부의 세부 구성도이다.
도 6은 도 4의 자막 영역 추정부의 세부 구성도이다.
도 7은 도 4의 제2 모션 추정부 및 모션 보상부의 세부 구성도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 회로 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 비주얼 인테그레이션을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 프레임 입력부 200: 제1 모션 추정부
300: 모션 벡터 저장부 400: 자막 영역 추정부
500: 제2 모션 추정부 600: 모션 보상부
700: FRC부
본 발명은 액정 표시장치의 구동 회로 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시장치는 액정 분자의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 사용하여 화상을 표현하는 장치이다. 액정 표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하며, 이후, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 상기 액정 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써, 원하는 화상을 표현하게 된다.
이러한 액정 표시장치로는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 스위칭 소자로 사용하는 박막 트랜지스터 액정 표시장치(TFT LCD)가 주로 사용되고 있다. TFT LCD는 백색광인 백라이트가 액정 화소를 통과하면서 광투과율이 조절된 후, 각 액정 화소 상에 1:1로 배치된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터층을 투과해 나오는 빛의 가법 혼색을 통해 TFT-LCD의 컬러 화면이 만들어진다.
한편, 기존의 LCD와 같은 고정형 디스플레이에서는 동영상 재생시, 모션 블러 현상이 발생한다. 일반적으로 모션 블러 현상은 크게 2가지 이유에서 발생하는데 이는 다음과 같다.
우선 LCD의 경우, 느린 반응 속도가 첫 번째 원인이 된다. 하지만, 이 경우 LCD 패널 기술의 발전과 과구동(overdrive) 기술의 사용으로 현재 크게 개선되었기 때문에 상대적으로 영향을 덜 미친다.
두 번째로 LCD의 디스플레이 방식이 고정형(hold type)을 사용하기 때문에 발생하는 원인이 있다.
도 1a는 종래의 기술에 따른 고정형 디스플레이의 비주얼 인테그레이션(Visual Integration)이고, 도 1b는 블랙 데이터를 삽입한 경우의 비주얼 인테그레이션을 나타내는 도면이다.
도 1a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 고정형 디스플레이는 일반적인 LCD로서, 인간의 시각적인 인테그레이션(integration) 현상 때문에 모션 블러 폭이 크게 나타나는 것을 알 수 있다.
이를 해결하기 위해서 여러 가지 방법 중에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 백 라이트 셔터 등을 통해서 블랙 데이터(black data)를 삽입하여 유지 시간(hold time)을 줄이는 방법이 있다. 이 경우, 모션 블러의 주요 원인인 유지 시간을 줄임으로써 모션 블러의 폭을 절반 정도 줄일 수 있다. 예를 들면, 도 1a에 도시된 모션 블러의 폭에 비해 도 1b의 경우 절반 정도로 줄어든 것을 알 수 있다.
하지만, 이러한 블랙 데이터 삽입 방법은 블랙 데이터로 인해서 전체적으로 루미넌스(luminance)가 감소하게 된다는 문제점이 있다.
한편, 이와 같은 루미넌스 감소를 막기 위해 직전과 현재 프레임 사이의 계조(gray level)의 중간 값을 구하여 이를 삽입하는 방법들도 제안되었다. 하지만, 이 경우에도 마찬가지로 단지 화소 간의 중간 값으로 새로운 중간 프레임을 생성하기 때문에 루미넌스 저하가 어느 정도 발생하게 된다는 문제점이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 목적은, 모션 블러를 감소시킬 수 있는 액정 표시장치의 구동 회로 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 기존의 FRC 방법에 비해 하드웨어 구현시 그 크기를 줄일 수 있는 액정 표시장치의 구동 회로 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 다른 목적은, 움직임이 일정한 자막을 이용하여, 모션을 정확히 추정할 수 있는 액정 표시장치의 구동 회로 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시장치의 구동 회로는, 직전 프레임과 현재 프레임을 각각 입력하는 프레임 입력부; 상기 직전 프 레임과 현재 프레임을 연산하여 제1 모션 벡터를 추출하는 제1 모션 추정부; 직전에 추출된 제1 모션 벡터를 저장하는 모션 벡터 저장부; 상기 제1 모션 추정부로부터 현재 추출된 제1 모션 벡터가 상기 직전에 추출된 제1 모션 벡터와 동일한지 확인하고, 상기 직전 프레임과 현재 프레임의 계조가 같은지 확인하여 자막 영역을 지정하는 자막 영역 추정부; 상기 자막 영역 추정부에 의해 자막으로 추정된 직전 프레임 및 현재 프레임의 해당 라인을 연산하여 제2 모션 벡터를 추출하는 제2 모션 추정부; 상기 제2 모션 추정부에서 추출된 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 프레임을 생성하는 모션 보상부; 및 상기 지정된 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임을 상기 직전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입하여 FRC(Frame Rate Control)를 수행하는 FRC부를 포함하여 구성된다.
여기서, 여기서, 상기 프레임 입력부는, 상기 직전 프레임을 입력하는 직전 프레임 입력부; 및 상기 현재 프레임을 입력하는 현재 프레임 입력부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 모션 추정부는, 상기 직전 프레임 및 현재 프레임에 대해 MAD(Mean Absolute Difference) 연산을 수행하는 제1 MAD 연산부; 상기 MAD 연산을 통해 최소값을 추출하는 제1 최소값 추출부; 및 상기 최소값에 대한 모션 벡터를 추출하는 제1 모션 벡터 추출부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 자막 영역 지정부에서 지정하는 자막은 그 모션 벡터가 항상 동일한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 자막 영역 추정부는, 상기 제1 모션 추정부로부터 제공되는 현 재 모션 벡터와 상기 모션 벡터 저장부에서 제공되는 직전 모션 벡터에 동일한 부분이 있는지 판단하는 벡터 위치 비교부; 상기 직전 및 현재 모션 벡터의 계조 레벨이 동일한지 확인하는 계조 비교부; 및 상기 벡터 위치 비교부 및 상기 계조 비교부의 확인 결과에 따라 해당 높이만큼의 라인을 자막 영역으로 지정하는 자막 영역 지정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 계조 비교부는 해당 모션 벡터와 관련된 좌표를 갖는 픽셀(Pixel)들의 직전 및 현재 계조를 비교하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 자막 영역 추정부는, 상기 현재 프레임의 에지를 인식하고, 인식된 에지에 대한 수평 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 자막 영역 지정부는, 상기 히스토그램 생성부에서 생성된 히스토그램의 가중치가 임계값을 넘는지 확인하여 자막을 1차로 지정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2 모션 추정부는, 상기 자막 영역 지정부로부터 자막 영역으로 지정된 직전 프레임 및 현재 프레임의 해당 라인에 대해 MAD(Mean Absolute Difference) 연산을 수행하는 제2 MAD 연산부; 상기 MAD 연산을 통해 최소값을 추출하는 제2 최소값 추출부; 및 상기 최소값에 대한 모션 벡터를 추출하는 제2 모션 벡터 추출부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 모션 보상부는, 상기 제2 모션 추정부에서 추출된 모션 벡터를 이용하여 중간 이미지 생성을 위한 제2 모션 벡터를 생성하는 제2 모션 벡터 생성 부; 및 상기 생성된 제2 모션 벡터에 따라 중간 이미지인 상기 중간 프레임을 생성하는 중간 이미지 생성부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 중간 이미지 생성부는 상기 직전 프레임의 해당 라인에서 상기 생성된 제2 모션 벡터의 1/2값만큼 이동시켜 상기 중간 프레임을 얻는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 FRC부는 상기 자막 영역 지정부에서 지정된 자막 영역에 대해 해당 라인만큼의 영역에 대해서 FRC를 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 FRC부는 현재 프레임 레이트(Frame Rate)를 소정 배수로 증가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시장치의 구동 회로는, 현재 프레임의 에지를 인식하고, 인식된 에지에 대한 수평 히스토그램을 생성하고, 상기 생성된 히스토그램의 가중치가 임계값을 넘는지 확인하여 자막을 1차 지정하는 제1 자막 영역 추정부; 직전 및 현재 프레임에 대한 제1 모션 추정을 통해 모션 벡터를 추출하고, 직전 및 현재 모션 벡터에 동일한 부분이 있고, 상기 직전 및 현재 모션 벡터의 계조 레벨이 동일한 경우, 해당 높이만큼의 라인을 자막 영역으로 2차 지정하는 제2 자막 영역 추정부; 제2 모션 추정을 통해 제2 모션 벡터를 추출하고, 상기 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 프레임을 생성하는 모션 보상부; 및 상기 지정된 제2 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임을 상기 직전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입하여 FRC를 수행하는 FRC부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시장치의 구동 방법은, 직전 프레임과 현재 프레임을 각각 입력하는 프레임 입력 단계; 상기 직전 프레임과 현재 프레임을 연산하여 제1 모션 벡터를 추출하는 제1 모션 추정 단계; 직전에 추출된 제1 모션 벡터를 저장하는 모션 벡터 저장 단계; 상기 제1 모션 추정 단계로부터 현재 추출된 제1 모션 벡터가 상기 직전에 추출된 제1 모션 벡터와 동일한지 확인하고, 상기 직전 프레임과 현재 프레임의 계조가 같은지 확인하여 자막 영역을 지정하는 자막 영역 추정 단계; 상기 자막 영역 추정 단계에서 자막으로 추정된 직전 프레임 및 현재 프레임의 해당 라인을 연산하여 제2 모션 벡터를 추출하는 제2 모션 추정 단계; 상기 제2 모션 추정부에서 추출된 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 프레임을 생성하는 모션 보상 단계; 및 상기 지정된 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임을 상기 직전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입하여 FRC(Frame Rate Control)를 수행하는 FRC 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시장치의 구동 방법은, 현재 프레임의 에지를 인식하고, 인식된 에지에 대한 수평 히스토그램을 생성하며, 상기 생성된 히스토그램의 가중치가 임계값을 넘는지 확인하여 자막을 1차 지정하는 제1 자막 영역 추정 단계; 직전 및 현재 프레임에 대한 제1 모션 추정을 통해 모션 벡터를 추출하고, 직전 및 현재 모션 벡터에 동일한 부분이 있고, 상기 직전 및 현재 모션 벡터의 계조 레벨이 동일한 경우, 해당 높이만큼의 라인을 자막 영역으로 2차 지정하는 제2 자막 영역 추정 단계; 제2 모션 추정을 통해 제2 모션 벡터를 추출하고, 상기 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 프레임을 생성 하는 모션 보상 단계; 및 상기 지정된 제2 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임을 상기 직전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입하여 FRC를 수행하는 FRC 단계를 포함하여 이루어진다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 회로 및 그 구동 방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예는 일반적인 자막 영상의 특징과 움직이는 자막의 모션 벡터가 일정하다는 특징을 이용하여 자막을 인식하는 부분을 구현하고, 또한, 프레임 레이트 변환 방법을 이용하여 모션 블러 현상을 감소시키는 부분을 구현하는 것을 개시한다.
도 2는 일반적인 액정 표시패널의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 액정 표시장치 내에 구비된 액정 표시패널은, 일정 공간을 갖고 합착된 박막트랜지스터 기판(10), 컬러필터 기판(20), 및 상기 박막트랜지스터 기판(10)과 컬러필터 기판 (20) 사이에 주입된 액정층(30)으로 구성된다. 이때, 박막트랜지스터 기판(10)은 스위칭 영역인 TFT 영역(TFT), 화소 영역(Pixel) 및 스토리지 영역(CST)으로 정의된다.
구체적으로 설명하면, 상기 박막트랜지스터 기판(10)에는 투명한 글래스 기판(11) 상에 일정한 간격을 갖고 일 방향으로 복수개의 게이트 라인(12), 및 상기 게이트 라인(12)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(16)이 배열됨으로써, 화소 영역(Pixel)을 정의하게 된다.
그리고 상기 각 화소 영역(Pixel)에는 화소 전극(18)이 형성되고, 상기 각 게이트 라인(12)과 데이터 라인(16)이 교차하는 부분에 박막트랜지스터(TFT)가 형성되어, 상기 박막트랜지스터가 상기 게이트 라인(12)을 통해 인가되는 스캔 신호에 따라 상기 데이터 라인(16)의 데이터 신호를 상기 각 화소 전극(18)에 인가한다.
그리고 상기 컬러필터 기판(20)에는 투명한 글래스 기판(21) 상에 상기 화소 영역(Pixel)을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙매트릭스층(22)이 형성되고, 상기 각 화소 영역에 대응되는 부분에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층(23)이 형성되며, 상기 칼라 필터층(23) 위에는 공통 전극(24)이 형성되어 있다.
상기 화소 전극(18)과 병렬로 연결된 충전 커패시터(CST)가 게이트 라인(12)의 상부에 구성되며, 충전 커패시터(CST)의 제1 전극으로는 게이트 라인(12)의 일부 를 사용하고, 제2 전극으로는 소스 및 드레인 전극과 동일층 동일 물질로 형성된 섬(island) 형상의 금속 패턴을 사용한다.
이러한 액정 표시장치는 상기 화소 전극(18)과 공통 전극(24) 사이의 전계에 의해 상기 박막트랜지스터 기판(10) 및 컬러필터 기판(20) 사이에 형성된 액정층(30)이 배향되고, 상기 액정층(30)의 배향 정도에 따라 액정층(30)을 투과하는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현할 수 있다.
이와 같은 액정 표시장치를 TN(Twisted Nematic) 모드 액정 표시장치라 하며, 상기 TN 모드 액정 표시장치는 시야각이 좁다는 단점을 가지고 있고, 이러한 TN 모드의 단점을 극복하기 위한 IPS(In-Plane Switching) 모드 액정 표시장치가 개발되었다.
이러한 IPS 모드 액정 표시장치는 박막트랜지스터 기판의 화소 영역에 화소 전극과 공통 전극을 일정한 거리를 갖고 서로 평행하게 형성하여, 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 횡 전계(수평 전계)가 발생하도록 하고, 상기 횡 전계에 의해 액정층이 배향되도록 한 것이다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치는, 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(S1~Sn)에 의해 정의되는 영역에 액정셀들이 형성된 액정 표시패널(110)을 포함한다. 또한, 액정 표시패널(110)의 데이터 라인들(D1~Dm)에 데이터(Data)를 공급하기 위한 데이터 구동부(130), 및 액정 표시패널(110)의 게이트 라인들(S1~Sn)을 구동하기 위한 게이트 구동부(120)를 포함한다.
또한, 시스템으로부터 프레임 단위로 공급되는 데이터를 공급받고, 움직이는 자막의 모션 벡터가 일정하다는 특징을 이용하여 자막을 인식하는 부분을 구현하고, 또한, 프레임 레이트 변환 방법을 이용하여 모션 블러 현상을 감소시키도록 FRC를 수행하는 데이터 변조부(150)를 포함한다. 또한, 상기 데이터 변조부(150)로부터 공급되는 각 프레임 데이터를 정렬하여 데이터 구동부(130)로 출력하는 타이밍 컨트롤러(140)를 포함한다.
상기 액정 표시패널(110)은 두 장의 기판 사이에 액정이 주입되며, 그 하부 기판 상에 상호 교차되도록 형성되는 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(S1~Sn)에 의해 정의되는 영역에 TFT가 형성된다. 이 TFT는 게이트 라인들(S1~Sn)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인들(D1~Dm) 상의 데이터(Data)를 액정셀에 공급하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트 전극은 게이트 라인에 접속되며, 소스 전극은 데이터 라인에 각각 접속한다. 그리고, TFT의 드레인 전극은 액정셀의 화소전극에 접속된다. 또한, 액정 표시패널(110)의 액정셀에는 스토리지 커패시터가 형성된다. 스토리지 커패시터는 액정셀의 화소전극과 전단 게이트 라인 사이에 형성되거나, 액정셀의 화소전극과 공통전극 사이에 형성되어 액정셀의 전압을 일정하게 유지시킨다.
타이밍 컨트롤러(140)는 외부로부터 입력되는 수평 동기신호(Hsync), 수직 동기신호(Vsync) 및 메인클럭(MCLK)을 이용하여 데이터 제어신호(DCS), 게이트 제어신호(GCS)를 발생한다. 여기서, 데이터 제어신호(DCS)에는 도트클럭, 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭(SSC), 소스 출력 인에이블 신호(SOE) 및 극성 제 어신호(POL) 등을 포함한다. 게이트 제어신호(GCS)에는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GSC) 및 게이트 출력 인에이블 신호(GOE) 등을 포함한다.
이하, 상기 데이터 변조부(150)에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예는, 프레임 레이트 변환을 프레임 전체 중에서 전술한 바와 같이 자막으로 인식된 영역에 대해서 한정적으로 적용한다. 우선 프레임 내에서 자막으로 인식하는 과정을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변조부의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 회로는, 프레임 입력부(100), 제1 모션 추정부(200), 모션 벡터 저장부(300), 자막영역 추정부(400), 제2 모션 추정부(500), 모션 보상부(600), 및 FRC부(700)을 포함한다.
먼저, 프레임 입력부(100)는 외부로부터 입력되는 RGB 데이터(RGB1)를 직전 프레임(Frame1)과 현재 프레임(Frame2)으로 구분하여 각각 입력한다.
제1 모션 추정부(200)는 상기 직전 프레임(Frame1)과 현재 프레임(Frame2)을 연산하여 제1 모션 벡터를 추출한다. 이때, 모션 벡터 저장부(300)는 직전에 추출된 제1 모션 벡터를 저장한다.
자막영역 추정부(400)는 상기 제1 모션 추정부(200)로부터 현재 추출된 제1 모션 벡터가 상기 직전에 추출된 제1 모션 벡터와 동일한지 확인하고, 상기 직전 프레임과 현재 프레임의 계조가 같은지 확인하여 자막 영역을 지정한다.
제2 모션 추정부(500)는 상기 자막 영역 추정부(400)에 의해 자막으로 추정된 직전 프레임 및 현재 프레임의 해당 라인(Line1, Line2)을 연산하여 제2 모션 벡터를 추출한다.
모션 보상부(600)는 상기 제2 모션 추정부에서 추출된 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 이미지(Inter-Image)인 중간 프레임을 생성한다.
FRC부(700)는 상기 지정된 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임(Inter-Image)을 상기 직전 프레임(Frame1)과 현재 프레임(Frame2) 사이에 삽입하여 FRC(Frame Rate Control)를 수행한다.
도 5는 도 4의 프레임 입력부 및 제1 모션 추정부의 세부 구성도이다.
도 5를 참조하면, 도 4의 프레임 입력부(100)는 직전 프레임(Frame1)을 입력하는 직전 프레임 입력부(110) 및 현재 프레임(Frame2)을 입력하는 현재 프레임 입력부(120)로 구성된다. 또한, 모션 추정부(200)는 MAD 연산부(210), 최소값 추출부(220) 및 모션벡터 추출부(230)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는, 직전 프레임(Frame1)의 한 부분이 현재 프레임(Frame2)의 어느 부분과 가장 일치하는지를 통해서 두 프레임(Frame1, Frame2)간의 모션 벡터 차이값을 모션 벡터로 정의하게 된다.
모션 추정부(200)는 두 프레임간의 차이를 객관적으로 평가하기 위해서, MAD 연산부(210)에서 MAD(Mean Absolute Differences) 연산을 수행한다.
최소값 추출부(220)는 상기 MAD 연산을 통해서 최소값을 추출하고, 모션벡터 추출부(230)는 상기 최소값을 통해 모션 벡터를 추출한다.
한편, 도 6은 도 4의 자막 영역 추정부의 세부 구성도이다.
도 6을 참조하면, 도 4의 자막 영역 추정부(400)는 벡터 위치 비교부(410), 계조 비교부(420), 히스토그램 생성부(430) 및 자막영역 지정부(440)을 포함한다.
먼저, 히스토그램 생성부(430)가 전체 프레임의 에지(edge) 인식과 인식한 에지를 가지고 수평방향으로 히스토그램을 그려 가중치가 임계 값을 넘는 경우, 자막이라고 판단한다. 여기서, 임계 값은 자막이 화면에 어느 정도 출력되었을 때 인식하게 되는지를 정의한다.
따라서, 임계 값이 작을수록 자막이 시작했을 때를 보다 빨리 인식하겠지만, 화면의 구성상 자막 이외의 영역에 에지가 많을 경우, 에러(error)가 발생할 확률이 높아지게 된다.
또한, 임계값을 너무 높게 설정하면, 자막이 화면 전체에 나타날 때까지 자막으로 인식하지 못하게 된다. 따라서, 이를 보완하는 방법으로서, 본 발명의 실시예에 따라 모션 추정 과정을 이용한다.
먼저, 전술한 에지 인식 및 수평 히스토그램을 이용해서 자막 영역을 지정한다. 이후, 상기 모션 추정 과정을 통해 정확한 자막 영역을 인식한다. 모션 추정 과정에서는 먼저 저장된 직전 프레임과 현재 프레임의 데이터가 입력으로 들어가게 된다. 이 부분은 모션 벡터를 얻기 위해서 수행하는 과정으로 자막영역의 추정과 새로운 중간 프레임을 얻기 위해 필수적인 과정 중 하나이다.
상기 자막 영역 지정부에서 지정하는 자막은 그 모션 벡터가 항상 동일한 특성을 갖는다.
벡터 위치 비교부(410)는 상기 제1 모션 추정부(200)로부터 제공되는 현재 모션 벡터와 상기 모션 벡터 저장부(300)에서 제공되는 직전 모션 벡터에 동일한 부분이 있는지 판단한다. 이와 같이 저장된 직전 모션 벡터와 현재의 모션 벡터를 가지고, 동일한 모션 벡터가 계속 반복되고 있는지 확인한다. 즉, 현재의 모션 벡터가 직전의 모션 벡터와 같은지 확인한다.
계조 비교부(420)는 상기 직전 및 현재 모션 벡터의 계조 레벨이 동일한지 확인한다. 이때, 상기 계조 비교부(420)는 해당 모션 벡터와 관련된 좌표를 갖는 픽셀(Pixel)들의 직전 및 현재 계조를 비교하게 된다.
자막의 경우, 모션 벡터는 항상 같기 때문에 이러한 판단 과정은 유효하다. 또한, 해당 모션 벡터를 갖는 부분의 위치에 있어서 직전 프레임과 현재 프레임의 계조가 같은지 확인한다.
이와 같은 2가지 판단 기준을 만족할 경우, 자막 영역이라고 판단할 수 있다. 따라서, 해당 라인만큼의 영역에 대해서만 한정적으로 프레임 레이트 변환을 수행한다.
자막 영역 지정부(440)는 상기 벡터 위치 비교부(410) 및 상기 계조 비교부(420)의 확인 결과에 따라 해당 높이만큼의 라인을 자막 영역으로 지정한다.
이때, 자막영역의 추정을 위해서는 직전의 모션 벡터와 현재의 모션 벡터를 비교하는 과정이 필요하므로, 직전의 모션 벡터를 도 4의 모션 벡터 저장부(300)에 저장하게 된다.
한편, 도 7은 도 4의 제2 모션 추정부 및 모션 보상부의 세부 구성도로서, 프레임 레이트 변환을 위한 새로운 중간 프레임을 생성하는 것을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 제2 모션 추정부(500)는, 상기 자막 영역 지정부(400)로부 터 자막 영역으로 지정된 직전 프레임 및 현재 프레임의 해당 라인(Line1, Line2)에 대해 MAD(Mean Absolute Difference) 연산을 수행하는 제2 MAD 연산부; 상기 MAD 연산을 통해 최소값을 추출하는 제2 최소값 추출부; 및 상기 최소값에 대한 모션 벡터를 추출하는 제2 모션 벡터 추출부를 포함할 수 있다. 제2 모션 추정부(500)는 전술한 제1 모션 추정부(200)와 실질적으로 동일한 동작을 하므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 모션 보상부(600)는 제2 모션 벡터 생성부(610) 및 중간 이미지 생성부(620)를 포함한다.
먼저, 직전 프레임과 현재 프레임의 해당 라인(Line1, Line2)이 제2 모션 추정부(500)의 MAD 연산부(510)로 입력되어 MAD 연산을 수행하고, 이후, 최소값 추출부(520)에 의해 최소값을 추출한 후 모션 벡터를 추출하게 된다. 이와 같기 추출된 모션 벡터는 상기 모션 보상부(600)의 제2 모션 벡터 생성부(610)로 입력된다.
제2 모션 벡터 생성부(610)는 상기 제2 모션 추정부(500)에서 추출된 모션 벡터를 이용하여 중간 이미지 생성을 위한 제2 모션 벡터를 생성한다.
중간 이미지 생성부(620)는 상기 생성된 제2 모션 벡터에 따라 중간 이미지(Inter-Image)인 상기 중간 프레임을 생성한다. 이때, 상기 중간 이미지 생성부(420)는 상기 직전 프레임의 해당 라인에서 상기 생성된 제2 모션 벡터의 1/2값만큼 이동시켜 상기 중간 프레임을 얻을 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, FRC부(700)는 상기 자막 영역 지정부(400)에서 지정된 자막 영역에 대해 해당 라인만큼의 영역에 대해서 FRC를 수행하며, 여기서, 현 재 프레임 레이트(Frame Rate)를 소정 배수로 증가시킴으로써, 모션 블러를 감소시킬 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 회로 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 변조부는, 제1 자막 영역 추정부(810), 제2 자막 영역 추정부(820), 모션 보상부(830) 및 FRC부(840)를 포함한다.
제1 자막 영역 추정부(810)는 현재 프레임의 에지를 인식하고, 인식된 에지에 대한 수평 히스토그램을 생성하고, 상기 생성된 히스토그램의 가중치가 임계값을 넘는지 확인하여 자막을 1차 지정한다. 여기서, 이러한 1차 자막 지정은 정확하지 않기 때문에 모션 추정을 통해 자막 인식을 보완하여야 한다.
제2 자막 영역 추정부(820)는, 직전 및 현재 프레임에 대한 제1 모션 추정을 통해 모션 벡터를 추출하고, 직전 및 현재 모션 벡터에 동일한 부분이 있고, 상기 직전 및 현재 모션 벡터의 계조 레벨이 동일한 경우, 해당 높이만큼의 라인을 자막 영역으로 2차 지정한다.
모션 보상부(830)는 제2 모션 추정을 통해 제2 모션 벡터를 추출하고, 상기 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 프레임을 생성한다.
FRC부(840)는 상기 지정된 제2 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임을 상기 직전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입하여 FRC를 수행한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 데이터 변조부는, 제1 자막 영역 추정부(810) 가 1차로 자막을 인식하는 것을 제외하면, 전술한 제1 실시예의 구성 요소와 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 구동 방법은, 먼저, 직전 프레임과 현재 프레임이 각각 입력되면(S910), 현재 프레임에 대해 에지 인식 및 히스토그램을 이용하여 1차적으로 자막 영역을 지정한다(S920).
다음으로, 직전 프레임과 현재 프레임을 연산하여 제1 모션 벡터를 추출하고(S930), 이때, 직전에 추출된 제1 모션 벡터를 모션 벡터 저장부에 저장한다(S940).
다음으로, 상기 제1 모션 추정으로부터 현재 추출된 제1 모션 벡터가 상기 직전에 추출된 제1 모션 벡터와 동일한지 확인하고, 상기 직전 프레임과 현재 프레임의 계조가 같은지 확인하여 자막 영역을 지정한다(S950).
다음으로, 상기 자막 영역 추정시, 자막으로 추정된 직전 프레임 및 현재 프레임의 해당 라인을 입력하고(S960), 이를 MAD 연산하여 제2 모션 벡터를 추출한다(S970).
다음으로, 상기 제2 모션 추정시, 추출된 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 프레임을 생성하여 모션을 보상한다(S980).
다음으로, 상기 지정된 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임을 상기 직전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입하여 FRC(Frame Rate Control)를 수행한다(S990).
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 비주얼 인테그레이션을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 프레임 레이트 변환 방식을 이용하여 중간 이미지를 삽입했을 때의 비주얼 인테그레이션을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 도 1a에 도시된 모션 블러의 폭에 비해 절반 정도로 줄어든 것을 알 수 있고, 또한, 도 1b와는 모션 블러의 폭이 동일하지만, 전체적으로 루미넌스(luminance)가 저하가 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에서는, 직전과 현재 프레임간의 모션 추정 과정과 모션 보상 과정을 통해 중간 이미지를 생성하여 모션 블러의 폭을 줄일 수 있다. 이 경우, 직전과 현재의 정확한 중간 프레임이 삽입되기 때문에 루미넌스 저하가 거의 없다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 전체 화면이 아닌 자막이 가지고 있는 특징을 이용하여 자막에 대해 한정적으로 적용한다. 이러한 자막은 그 영역이 화면의 특정 부분으로 한정되어 있고, 다른 화면과 달리 움직임이 일정하기 때문에 프레임 레이트 변환을 위한 모션 추정 적용시 모션 벡터가 일정하다.
이러한 특징으로 인해서 기존의 전체 화면에 대한 프레임 레이트 변환 적용에 비해서 하드웨어 구현이 더 용이할 뿐만 아니라 그 크기도 줄어들 수 있고, 모션 추정을 통해 얻은 모션 벡터가 더욱 정확하다는 장점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 모션 블러를 감소시킬 수 있고, 기존의 FRC 방법에 비해 하드웨어 구현시 그 크기를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 움직임이 일정한 자막을 이용하기 때문에 모션을 정확하게 추정할 수 있다.

Claims (32)

  1. 직전 프레임과 현재 프레임을 각각 입력하는 프레임 입력부;
    상기 직전 프레임과 현재 프레임을 연산하여 제1 모션 벡터를 추출하는 제1 모션 추정부;
    직전에 추출된 제1 모션 벡터를 저장하는 모션 벡터 저장부;
    상기 제1 모션 추정부로부터 현재 추출된 제1 모션 벡터가 상기 직전에 추출된 제1 모션 벡터와 동일한지 확인하고, 상기 직전 프레임과 현재 프레임의 계조가 같은지 확인하여 자막 영역을 지정하는 자막 영역 추정부;
    상기 자막 영역 추정부에 의해 자막으로 추정된 직전 프레임 및 현재 프레임의 해당 라인을 연산하여 제2 모션 벡터를 추출하는 제2 모션 추정부;
    상기 제2 모션 추정부에서 추출된 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 프레임을 생성하는 모션 보상부; 및
    상기 지정된 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임을 상기 직전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입하여 FRC(Frame Rate Control)를 수행하는 FRC부를 포함하되,
    상기 자막 영역 추정부는 상기 제1 모션 추정부로부터 제공되는 현재 모션 벡터와 상기 모션 벡터 저장부에서 제공되는 직전 모션 벡터에 동일한 부분이 있는지 판단하는 벡터 위치 비교부와,
    상기 직전 및 현재 모션 벡터의 계조 레벨이 동일한지 확인하는 계조 비교부와,
    상기 벡터 위치 비교부 및 상기 계조 비교부의 확인 결과에 따라 해당 높이만큼의 라인을 자막 영역으로 지정하는 자막 영역 지정부를 포함하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프레임 입력부는,
    상기 직전 프레임을 입력하는 직전 프레임 입력부; 및
    상기 현재 프레임을 입력하는 현재 프레임 입력부
    를 포함하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 모션 추정부는,
    상기 직전 프레임 및 현재 프레임에 대해 MAD(Mean Absolute Difference) 연산을 수행하는 제1 MAD 연산부; 및
    상기 MAD 연산을 통해 최소값을 추출하는 제1 최소값 추출부; 및
    상기 최소값에 대한 모션 벡터를 추출하는 제1 모션 벡터 추출부
    를 포함하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자막 영역 지정부에서 지정하는 자막은 그 모션 벡터가 항상 동일한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 계조 비교부는 해당 모션 벡터와 관련된 좌표를 갖는 픽셀(Pixel)들의 직전 및 현재 계조를 비교하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  7. 제1항에 있어서, 상기 자막 영역 추정부는,
    상기 현재 프레임의 에지를 인식하고, 인식된 에지에 대한 수평 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부
    를 추가로 포함하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자막 영역 지정부는, 상기 히스토그램 생성부에서 생성된 히스토그램의 가중치가 임계값을 넘는지 확인하여 자막을 1차로 지정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 모션 추정부는,
    상기 자막 영역 지정부로부터 자막 영역으로 지정된 직전 프레임 및 현재 프레임의 해당 라인에 대해 MAD(Mean Absolute Difference) 연산을 수행하는 제2 MAD 연산부; 및
    상기 MAD 연산을 통해 최소값을 추출하는 제2 최소값 추출부; 및
    상기 최소값에 대한 모션 벡터를 추출하는 제2 모션 벡터 추출부
    를 포함하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  10. 제1항에 있어서, 상기 모션 보상부는,
    상기 제2 모션 추정부에서 추출된 모션 벡터를 이용하여 중간 이미지 생성을 위한 제2 모션 벡터를 생성하는 제2 모션 벡터 생성부; 및
    상기 생성된 제2 모션 벡터에 따라 중간 이미지인 상기 중간 프레임을 생성하는 중간 이미지 생성부
    를 포함하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 중간 이미지 생성부는 상기 직전 프레임의 해당 라인에서 상기 생성된 제2 모션 벡터의 1/2값만큼 이동시켜 상기 중간 프레임을 얻는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 현재 프레임의 에지를 인식하고, 인식된 에지에 대한 수평 히스토그램을 생성하고, 상기 생성된 히스토그램의 가중치가 임계값을 넘는지 확인하여 자막을 1차 지정하는 제1 자막 영역 추정부;
    직전 및 현재 프레임에 대한 제1 모션 추정을 통해 모션 벡터를 추출하고, 직전 및 현재 모션 벡터에 동일한 부분이 있고, 상기 직전 및 현재 모션 벡터의 계조 레벨이 동일한 경우, 해당 높이만큼의 라인을 자막 영역으로 2차 지정하는 제2 자막 영역 추정부;
    제2 모션 추정을 통해 제2 모션 벡터를 추출하고, 상기 제2 모션 벡터를 이용하여 중간 프레임을 생성하는 모션 보상부; 및
    상기 지정된 제2 자막 영역에 대해 상기 중간 프레임을 상기 직전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입하여 FRC를 수행하는 FRC부
    를 포함하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 자막 영역 추정부는,
    상기 현재 모션 벡터와 상기 직전 모션 벡터에 동일한 부분이 있는지 판단하는 벡터 위치 비교부;
    상기 직전 및 현재 모션 벡터의 계조 레벨이 동일한지 확인하는 계조 비교부; 및
    상기 벡터 위치 비교부 및 상기 계조 비교부의 확인 결과에 따라 해당 높이만큼의 라인을 자막 영역으로 지정하는 자막 영역 지정부
    를 포함하는 액정 표시장치의 구동 회로.
  16. 삭제
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